[發明專利]可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置及其方法有效
| 申請號： | 201910261696.6 | 申請日： | 2019-04-02 |
| 公開（公告）號： | CN110082388B | 公開（公告）日： | 2021-12-10 |
| 發明（設計）人： | 邵龍潭;陳之祥;郭曉霞 | 申請（專利權）人： | 蘇州匯才土水工程科技有限公司 |
| 主分類號： | G01N25/20 | 分類號： | G01N25/20;G01N15/08 |
| 代理公司： | 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231 | 代理人： | 滕詣迪 |
| 地址： | 215513 江蘇省蘇州市*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 測定 導熱 系數 滲透 試驗裝置 及其 方法 | ||
1.一種可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，壓力室(1)、加載桿(2)、特殊功能加載帽(3)、試樣底座(4)、上透水石(51)、下透水石(52)、橡皮膜包裹土樣(6)、圍壓控制設備(7)、溫度采集設備(10)，其特征在于：所述特殊功能加載帽(3)，將微型測溫探頭(31)、微型土樣測溫探頭(32)、壓力室測溫探頭(38)測得的數據通過測溫數據線(33)傳輸至溫度采集設備(10)；微型土樣測溫探頭(32)穿過從上至下依次設置的穩壓水倉(35)、水壓帽(34)、精細透水蓋板(37)、上透水石(51)后，置于橡皮膜包裹土樣(6)中，供水管(36)與穩壓水倉(35)相連接；壓力室測溫探頭(38)置于特殊功能加載帽(3)上部；微型測溫探頭(31)置于穩壓水倉(35)上部；調節圍壓溫度的圍壓控制設備(7)，在橡皮膜包裹土樣(6)的上下端放置透水石，將放置有透水石的橡皮膜包裹土樣(6)置于壓力室(1)內的試樣底座(4)上，將特殊功能加載帽(3)置于橡皮膜包裹土樣(6)上透水石(51)的上部，將加載桿(2)與特殊功能加載帽(3)的上端相連接，通過圍壓控制設備(7)將壓力室(1)中注滿水；
其特征在于按照如下步驟：
1)與壓力室(1)連通的圍壓管(42)和循環圍壓管(43)調節壓力室(1)中的液體溫度，使壓力室(1)中液體的溫度與橡皮膜包裹土樣(6)的溫度存在2℃～5℃的溫度差；
2)溫度采集設備(10)記錄壓力室測溫探頭(38)的溫度值；
3)利用溫度采集設備(10)記錄特殊功能加載帽(3)中左側微型測溫探頭(31)和右側的微型測溫探頭(31)溫度值，并分別記為TL、TR；利用溫度采集設備(10)記錄橡皮膜包裹土樣(6)中左側的微型土樣測溫探頭(32)和右側的微型土樣測溫探頭(32)的溫度值，并分別記為TsL、TsR；
4)當壓力室(1)中液體的溫度大于等于0℃且小于100℃時，其導熱系數可依據公式(1)計算，當壓力室(1)中液體溫度小于0℃且大于-20℃時，其導熱系數可依據公式(2)計算，公式(1)和公式(2)分別為：
式中，λ0為特殊功能加載帽(3)的導熱系數值；Tf為壓力室測溫探頭(38)的溫度值；TL為特殊功能加載帽(3)中左側的微型測溫探頭(31)的溫度值；TR為特殊功能加載帽(3)中右側的微型測溫探頭(31)的溫度值；TsL為橡皮膜包裹土樣(6)中左側的微型土樣測溫探頭(32)的溫度值；TsR為橡皮膜包裹土樣(6)中右側的微型土樣測溫探頭(32)的溫度值；TH為壓力室(1)與橡皮膜包裹土樣(6)換熱所產生的潛熱等效的溫度值，當壓力室(1)的初始溫度高于橡皮膜包裹土樣(6)的溫度時TH為正值，當壓力室(1)的初始溫度低于橡皮膜包裹土樣(6)的溫度時TH為負值。
2.如權利要求1所述的可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，其特征在于：所述試樣底座(4)內置有排水管(41)、圍壓管(42)、循環圍壓管(43)、圍壓傳感器(44)、流體壓強傳感器(45)；將圍壓控制設備(7)分別與圍壓管(42)、圍壓傳感器(44)相連接。
3.如權利要求2所述的可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，其特征在于：還包括水量計量設備(8)、反壓控制設備(9)，將水量計量設備(8)與特殊功能加載帽(3)的供水管(36)相連接，將反壓控制設備(9)分別與流體壓強傳感器(45)、排水管(41)相連接，將循環圍壓管(43)與圍壓控制設備(7)相連接。
4.如權利要求1所述的可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，其特征在于：特殊功能加載帽(3)中微型測溫探頭(31)為2個，對稱置入特殊功能加載帽(3)內部；微型土樣測溫探頭(32)為2個，對稱穿過上透水石(51)。
5.根據權利要求1-4任一所述的可測定導熱系數和滲透系數的三軸試驗裝置，其特征在于包括如下步驟：
1)利用水量計量設備(8)通過供水管(36)對橡皮膜包裹土樣(6)進行飽和；
2)利用水量計量設備(8)通過供水管(36)向橡皮膜包裹土樣(6)輸入穩定的水頭量H，采用圍壓管(42)外接的圍壓控制設備(7)調節圍壓傳感器(44)和流體壓強傳感器(45)讀數大小一致；
3)通過反壓控制設備(9)記錄t s內橡皮膜包裹土樣(6)的排水量，通過公式(3)計算三軸土樣飽和狀態下的滲透系數，公式(3)為：
式(3)中，ks為三軸土樣飽和狀態下的滲透系數；Q為排水管(41)在t s內的排水量；L為橡皮膜包裹土樣(6)的高度；A為橡皮膜包裹土樣(6)的徑向切面面積；H為水量計量設備(8)通過供水管(36)向橡皮膜包裹土樣(6)輸入穩定的水頭量。
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